雖然世界上第一臺雷射器誕生於1960年，但要追溯雷射器的發展歷程，還得從1917年說起，這一年，物理學家愛因斯坦發表了一篇名為《關於輻射的量子理論》的文章，建立了「受激輻射」的理論，為四十多年後雷射器的誕生奠定了理論基礎。
什麼是受激輻射？簡單來說，就是某些物質在光子的激發時，會發射出與這個光子性質完全相同的另一個光子，即一個光子變為兩個光子，相當於光被放大了。在這個理論基礎上，美國貝爾實驗室的湯斯和肖洛設想製作一個諧振腔，腔的兩側設置反射鏡，使得光在腔的物質中不停的來回傳輸，這樣，腔中的物質會不斷地發生受激輻射，使得光束越來越強，就可以形成單色性好、亮度高、方向性強和相干性強的光束，即雷射（雷射的英文命名LASER就是由此而來，LASER是Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的縮寫，即「通過受激輻射實現的光放大」，而雷射的中文名是由錢學森院士命名的）。這就是1958年湯斯和肖洛在《物理評論》期刊上發表的一篇文章中提出的雷射原理，湯斯和肖洛因此被認為是雷射的發明者，湯斯也由此獲得了1964年的諾貝爾物理學獎。
這其中還有個小故事，1957年11月，在湯斯和肖洛進行雷射理論研究的同時，古爾德，哥倫比亞大學的一個博士生，在做博士論文的時候，突然想出了利用諧振腔和受激輻射可能會產生一種特殊的光束，並把它命名為「LASER」，這也是雷射名稱的由來。但他只是把這些想法都記在了自己的筆記本裡，直到1959年才發表了相關論文並試圖申請專利，聲稱自己才是最早的雷射發明者。可惜此時距離湯斯和肖洛發表雷射理論並申請專利已經過去九個月了，美國專利局駁回了古爾德的專利申請並把雷射的專利給了湯斯和肖洛。不服氣的古爾德為此進行了長達幾十年的訴訟，並贏得了一些方面如雷射器的光泵浦的專利，但雷射器的真正發明者的身份一直沒有得到解決。